标准文献英文5201

本科毕业设计（论文）外文翻译译文学生姓名：田红亮院（系）：电子工程学院专业班级：电信1002班指导教师：高理完成日期：High-precision time and frequency measurement method combining time-space conversion and different frequency phase detection结合时空转换和不同频率相位检测的高精度时间频率测量作者：杜保强、王彦峰出版日期（期刊号）：2013年9月29日出版单位：中国科学报中文翻译：摘要：根据时间和空间的转换关系，不同的频率相位检测原理，我们提出了超高精度的时间和频率测量研究的方法。

较高的精度和稳定性的光及电磁信号在空间或特定介质中的传输过程中的速度，使用重合检测可以在长度信号的传输延迟的测量获得较短的时间间隔，同时可以更好地获得测量精度大于10ps。

该方法的研究是利用信号的传送延迟的稳定性的长度游标、最小化的标准频率信号和测量信号之间的相位重合的模糊区域，接近最佳的相位巧合提高测量精度，比由基于频率处理的传统方法提供的精确度更高。

此外，该方法的成本比传统的方法低,也可以解决超高频的测量的问题.实验结果表明，该方法可以提高时间和频域测量精度为到10−12s。

关键词：时间和空间的转换，延迟时间，移相，异相重合检测，组相位差PACS 码：06.30.Ft，06.20.Dk，06.90+ V介绍航空航天，导航定位，精确授时，原子频标，通信，雷达，天文和其他高科技领域的发展需要一个超高精度频率基准和标准设备。

在最近几年中，测量方法要求高分辨率，尤其在高点频率信号，除了对电路的改善和对算法的优化还没有突破原理表观，其测量方法都缺乏精度。

现在基于频率处理常用测量方法，如模拟插值，时间游标方法，相比较的方法和频率差的乘法方法中，需要对精度有进一步的提高，这也使这种装置而不能满足高级设备严格的要求，如精确的时间与频率测量，与频率标准相比，实时传输和精确定时等有必要找到一种新的、有效的时间和频率测量算法和测量新方法。

根据信号的时间和空间的转换关系，信号的传输延迟的稳定性，我们建立了一个新的度量原则，提出了超高精度的时间和频率测量方法。

2.测量原理2.1原理的时间 - 空间转换在空间或特定介质传输过程中，更高精准度和稳定性的光电磁信号速度可以保证标准频率信号的测量和应用程序的高精度。

下面的实验验证了在传播过程中通过同轴电缆验证信号的稳定性和所测量的传输时间的延迟及传输长度，即时空关系之间的对应关系。

实验装置示于图1。

此文中正弦波和方波被作为信号源，被用作其中的N个等间隔的检测点为a，b，c，d，...，n的同轴电缆,每个检测之间的时间间隔的延时线点可以用HP5370B 测量对应于延时线的长度。

实验曲线的一部分显示在图2中，其中“△”表示较后检测点和第一个之间传输的时间间隔；“*”表示对应于延时线的长度的时间间隔。

图2给出了正弦波，其频率为10 MHz，也是对延迟线2厘米对应的时间间隔。

基于图2的分析，可知信号通过延时线的传输是线性的整体，并且非常稳定。

虽然测量仪器可能干扰、影响传输的性能，但是系统如果是被干预有效地屏蔽，其影响将是微小的，当延迟线的长度为2毫米，容易获得10ps 的任意时间间隔的分辨率。

在本文中所使用的谐振器的被短路的一端，测试装置由蓝宝石杆，支撑环，截止波导，输入/输出端口和屏蔽腔。

支撑环是由聚四氟乙烯与低损耗和低相对介电常数，并且环路用于电磁场的刺激作出。

频率在测试腔中的分布是由蓝宝石杆，并在屏蔽腔的内直径和高度的大小来确定。

相邻的工作的那些其他模式的频率模式可以略微改变截止波导的情况下，就会发生干涉的直径进行调整。

样本的RS 频率字符可以通过测量它的RS 与蓝宝石杆的优化尺寸和屏蔽腔和适当的工作模式的谐振频率的分布。

2.2不同频率相位检测原理2.2.1集团的相位关系影响测量方法的主要原因是：测量、比较和控制在两路频率信号的不同相位范围的规则，还有它们自己的周期性变化。

这种规律性变化的重要特征是最大公因子频率、最小公多周期、量化相移分辨率、等效相位比较频率和周期组。

假设某信号有两个不同的频率 1f 和2f ,周期分别是T1和T2。

如果 1f = A max f ，2f = B c max f ，其中A 和B 是两个正整数，且互质数，并且A> B ，c max f 被称为1f 和2f 的最大公因数频率。

min T 是最小公倍数周期,那么我们有自己的频率关系如图3所示，其中 1f :2f 等于A ：B.从图3中我们可以知道min T 在两个不同的频率信号的相位差彼此不同，并且没有连续性。

因此从连续性的角度看，比较不同频率信号的相位是没有意义的。

但是，如果我们采取min T c 作为一个单元，并在min T c 合计所有相位的差异为一组（称为相位差组），同时伴有不同组别之间严格的对应关系，所有的相位差在同一组中的平均值被称为组相位差。

因为许多外部干扰的实践中，相位变化或频率漂移2频率的信号之间存在。

所以在1f 和2f 之间就存在一个较小的频率差，1f :2f 不是严格等于A ：B 。

这将导致相位差组平行移动，这就是所谓的群移。

该组对应于图3是一个特殊的实例时，该组移为零。

虽然群组相位的变化范围很窄，但是它具有良好的线性特性。

任何不同的频率信号之间的相位差的不断变化会出现在每个组，但这两组之间随着实验特定延续性，它的似乎会被扰乱，可根据具体的连续性反映的频率信号之间的相位差的变化，引起另一个相重合的两个不同频率的信号。

两相巧合之间的时间间隔被称为组周期。

在一个组内，组相位差的变化被表示为⊿T ，最大值是在两个不同频率的信号，即⊿T 的相位比较的全周期变化的相位差 ⊿T=T1/B 。

联立（1）和（2），我们有从公式（3），我们可以发现，⊿T 越小，两个不同频率的信号相重合状态也就越好。

因此，⊿T 也被称为两个不同频率的信号之间的量化相移分辨率。

因为两个信号的频率是已知的，所以⊿T 可以计算和成反比的两个信号的频率和比例的最大公因子频率的乘积，它代表了极端快速的相对相位变化的高分辨率。

为了得到高的分辨率，需要相对低的最大公因子频率时两个信号的频率是最高的。

2.2.2相巧合根据时域信号关系，通过传输线中两个不同频率信号的时间延时和转移频率。

不同频率的信号将会转移到T中，实验结果表明，变化形成的组会出现有序minc中，如图4所示。

那些数量其值等于在量化的相位差状态的初始相位差加上0 ，⊿T，2⊿T ，3⊿T ，...，相对的这些点，其相位差的点是最小称为相位巧合。

在这些点值处，任意两个频率的信号之间的相位会产生因两个信号的不同频率值的随时间的运动。

两个不同频率的信号有一定的宽度，它们形成了窄脉冲。

因此，相巧合的是无论在理论上一个独特点或窄脉冲，必一组窄脉冲。

在该组窄脉冲，其幅度是最高的脉冲是最好相重合，而其它被称为假相位巧合，我们得到了相重合即，相重合的信息有一个模糊区，而这些窄脉冲在模糊区是均匀分布的。

因为很多窄脉冲过的模糊区域门触发电平的测量门的开启和关闭是随机的。

两相巧合之间的时间间隔是不完全相等，这限制了测量精度的提高。

2.2.3运动相巧合和稳定性根据信号的时间- 空间关系，通过延迟时间和在传输线路不同频率的信号T与相的相移，它们的相位巧合将在时间轴中平行移动。

实验结果表明，当cmin移的信号从0到3600，相巧合的运动是独立于一体。

同时与位移相两个信号，这一举动又相巧合的是连续的。

众多方法可以直接用于RS测量的样本RS的频率特性。

在所提出的方法，表示两个不同的类型谐振器的平面结构被使用。

共面波导的一个部分，它被用作谐振器中，被蚀刻在2英寸和双面YBCO薄膜，这个谐振器的工作模式为TEM模式。

它的样本RS的频率字符的每个谐波的共振峰的空载品质因数Q 被测量后计算。

这种方法能够测量直接在样本中的RS的;然而不确定性是不可避免的，因为受蚀刻工艺和其限制的共振峰的相对低的空载品质因数影响。

在蓝宝石谐振腔由两个超导薄膜短路，使用其两端。

首先，在测量高温超导薄膜和蓝宝石单一的频率点8的RS通过测量两个相邻的TE模式的Q值获得的。

那么这个谐振器的另两条TE 模式的Q值计量，通过使用原则，即蓝宝石是成正比的频率，遥感在相应的频率值的计算方法。

因而样品RS的频率字符的曲线拟合。

在此方法中不进行预处理，没有其他的蓝宝石具有不同尺寸是必要的。

然而，这是无法获得的单片HTSTF 的直接的RS频率特性和频率间隔两个相邻的共振峰需要慎重考虑，因为如果间该模型间距过大，将出现两个相邻模式之间的直接耦合时的间隔太小的不确定性将增加。

在上面的实验中，超高稳定的晶体振荡器输出的标准频率信号，其频率为10 MHz。

另一种信号是由Agilent8664A，一个频率合成器来合成。

延迟线的同轴线与他们的两个长度1米。

而这些线条是由SMA接口相连，该HP5370B测量的时间间隔。

如果测得的时间间隔等于在延迟电路2频率信号的发送时间，那么我们可以得出结论，所测量的时间间隔是信号在延迟电路的延迟时间。

测得的数据列于表1，其中“n”是在测量时间和“P”之间的时间间隔相巧合在每次测量。

从表1中，所有的测量结果是彼此接近的，其平均等于5.055纳秒。

我们可以很容易得到的延迟ξ =5.015纳秒/米。

考虑的重合检测电路和其他电路的额外延迟的精确度的限制，实验结果是比较精确的。

根据图4，我们添加一个延时信号在所述第一相位重合检测电路之间，通过调节延迟线路的长度，当两个信号相巧合时，再测量两个信号的相位一致发生的时间间隔。

测定数据列于表2，其中“n”是“测量时间”，“t”是“每个测量的相位巧合之间的时间间隔”。

从表2中我们可以知道测量的平均数据去了等于5.63纳秒。

与表1中的测量数据相比较，我们可以发现，这两个测量数据的平均值是几乎相同的。

因为延迟线和门电路的误差的影响，这两个群体的数据之间的差异是可以接受的。

这两个实验的结果也表明，通过延迟和两个信号之间的移相位巧合可以仅在时间轴产生平行移动。

它们两个信号相位巧合的位置可以在时间轴进行调整，即两个信号中的一个被移动。

3.系统测量方法3.1基于长度游标时间和频率测量原理在时频测量，传统的时间游标的方法适用于两个脉冲振荡器与同步启动信号的相位和停止测量的时间区间的信号，和时间间隔值是通过测量两个振荡器之间的巧合在时间刻度上获得的。

这是测量中的时间期间延长的信号之间的时间间隔短的游标方法，但脉冲振荡器是难以被应用。

此外，也难以产生超窄脉冲信号和检测超高分辨率的重合，并且该测量系统是很难实现理论上测量精度。

因此，改善相位重合检测电路与长度游标的方法并提出一种新的相位重合检测系统，以减少的重合检测信息的宽度，提高系统的测量精度。